(57)【要約】【課題】第１の主面ＳＦ１と埋設電極２間のアルミナ基体１に発生するクラックの発生率を下げる。【解決手段】アルミナ焼成体は、対向する第１の主面及び第２の主面を有するアルミナ基体１と、第１の主面ＳＦ１から０．４ｍｍ以下の深さＨＤにおいてアルミナ基体１内に埋設された金属からなる膜状の埋設電極２と、埋設電極２よりも第２の主面ＳＦ２側においてアルミナ基体１内に埋設された埋設端子３とを備える。埋設端子３は埋設電極２に接触し、埋設電極２の膜厚ＨＥは２５μｍ以下である。【選択図】図２
2007258610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１の主面及び第２の主面を有するアルミナ基体と、
前記第１の主面から０．４ミリメートル以下の深さにおいて前記アルミナ基体内に埋設された金属からなる膜状の埋設電極と、
前記埋設電極よりも第２の主面側において前記アルミナ基体内に埋設された金属からなる埋設端子とを備え、
前記埋設端子は前記埋設電極に接触し、
前記埋設電極の膜厚は２５マイクロメートル以下である
ことを特徴とするアルミナ焼成体。
【請求項２】
前記埋設端子と前記埋設電極とが接触する接触面において、前記埋設端子の外周部分は面取りされていることを特徴とする請求項１記載のアルミナ焼成体。
【請求項３】
面取りされた前記外周部分の曲率半径は０．２ミリメートル以上であることを特徴とする請求項２記載のアルミナ焼成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ装置やエッチング装置等の半導体製造装置に適用されるヒータ、静電チャック及び高周波印加用サセプター等、電極が埋設されたアルミナ焼成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程において、アルミナ焼結体に電極が埋設された静電チャックや、アルミナ焼結体に抵抗発熱体が埋設された加熱装置等のアルミナ部材が用いられている。セラミックス基体のウエハ載置面に対向する背面側に、金属電極に接触した金属端子を更に埋設し、金属端子に電力供給用コネクターを接続して金属電極へ電力を供給する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特に、アルミナ焼結体を用いるクーロンタイプの静電チャックの場合には、一般的に誘電層の厚みが０．４ｍｍ以下と薄いため、強度低下を招くおそれがある。
【０００４】
この距離が短くなると、アルミナ基体を金属電極及び金属端子と一体で焼成するときに、アルミナと金属との熱膨張率の差に起因して、ウエハ載置面と金属電極の間のアルミナ基体にクラックが発生してしまう。ウエハ載置面から金属電極までの距離が短くなる程、アルミナ基体の当該部分の強度は低下し、クラックの発生率は高まる。クラックが発生した製品は不良品となるため、歩留まりが低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の特徴は、対向する第１の主面及び第２の主面を有するアルミナ基体と、第１の主面から０．４ミリメートル以下の深さにおいてアルミナ基体内に埋設された金属からなる膜状の埋設電極と、埋設電極よりも第２の主面側においてアルミナ基体内に埋設された埋設端子とを備えるアルミナ焼成体であって、埋設端子は埋設電極に接触し、埋設電極の膜厚は２５マイクロメートル以下であることである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第１の主面から埋設電極までの距離が０．４ミリメートル以下であっても、埋設電極の厚さを２５マイクロメートル以下にすることにより、クラックの発生率を低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【０００８】
図１は本発明の実施の形態に係わるアルミナ焼成体の一例としての静電チャックの全体構成を示す断面図である。静電チャックは、対向する第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２を有するアルミナ基体１と、アルミナ基体１内に埋設された金属からなる膜状の埋設電極２と、アルミナ基体１内に埋設された金属からなる埋設端子３とを備える。
【０００９】
アルミナ基体１は、平行に配置された第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２を備える略円板の形状を有する。埋設電極２は、第１の主面ＳＦ１に対して平行に配置された膜の形状を有する。埋設端子３は、タブレットの形状を有し、アルミナ基体１の中心部に配置され、第２の主面ＳＦ２側において埋設電極２に電気的に接続されている。
【００１０】
なお、アルミナ基体１の中心部には第２の主面側から孔ＴＨが形成され、埋設端子３と埋設電極２とが接触する接触面に対応する埋設端子３の面が孔ＴＨの底部から表出している。図示は省略したが、孔ＴＨに電力供給用コネクターを挿入し、電力供給用コネクターと埋設端子３とを電気的に接続することにより、埋設電極２へ電力を供給することができる。
【００１１】
図２を参照して、アルミナ基体１の中心部の詳細な構成を説明する。埋設電極２は、第１の主面ＳＦ１から０．４ミリメートル（ｍｍ）以下の深さＨＤに埋設されている。埋設電極２の膜厚ＨＥは２５マイクロメートル（μｍ）以下である。深さＨＤは、静電チャックにおける「誘電体層の厚さ」に相当する。
【００１２】
埋設端子３は埋設電極２に接触している。埋設端子３と埋設電極２とが接触する接触面Ａｒにおいて、埋設端子３の外周部分は面取りされていることが望ましい。即ち、埋設端子３の接触面Ａｒと接触面Ａｒに交わる側面との交差部分には、曲率半径Ｒを有する曲面が形成されていることが望ましい。更に望ましくは、面取りされた外周部分の曲率半径Ｒは０．２ミリメートル以上である。
【００１３】
なお、埋設電極２は、例えば、高融点導電性材料粉末を含む印刷ペーストを、メッシュ状、櫛形状、円形状等に印刷した印刷電極を用いることができる。具体的には、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、白金（Pt）等の高融点金属やこれらの合金、タングステンカーバイド（ＷＣ）等の高融点金属の化合物を用いることができる。また、印刷電極の代わりにメッシュ状の高融点導電性材料のバルク体（金網）や、多数の穴があけられた高融点導電性材料のバルク体（パンチングメタル）等を用いることができる。
【００１４】
埋設端子３は、例えば、接触面Ａｒと、接触面Ａｒに対向する外部接続面と、接触面Ａｒ及び外部接続面を接続する側面により規定される円柱の形状を有し、直径ＤＴは１〜３ｍｍであり、高さＨＴは０．３〜１．５ｍｍである。また、埋設端子３は、高融点の金属またはその化合物で、アルミナ焼結体との熱膨張差が２×１０−６（／K）以下であることが望ましい。熱膨張差がこれより大きくなると誘電体にクラックが入る可能性が高くなる。具体的には、白金、ニオブ、バナジウムの少なくとも１つを含む金属によって形成されている。
【００１５】
アルミナ基体１は、アルミナ粉末を成型し、更に圧力を加えながら焼成することにより形成される。このとき、埋設電極２及び埋設端子３は、アルミナ基体１と一体で焼成される。
【００１６】
図１及び図２に示した静電チャックによれば、以下に示す作用効果が得られる。
【００１７】
アルミナ基体１、埋設電極２及び埋設端子３の間で材質が違うため、それぞれの熱膨張率が相違する。この熱膨張率の相違が原因で、アルミナ基体１の焼成時に、アルミナ基体１、埋設電極２及び埋設端子３の間で応力が発生する。静電チャックにおける誘電体層の厚さ（深さＨＤ）を薄くすることにより、誘電体層の機械的な強度が下がる。応力が誘電体層の強度を上回ると、図７に示すように、誘電体層にクラックＣｒが発生する。
【００１８】
特に、埋設端子３と埋設電極２との接触面Ａｒの外縁を起点にしてクラックＣｒが発生する場合がある。この場所に発生するクラックＣｒは、以下に示す理由による。焼成時に、埋設端子３と埋設電極２とが接触面Ａｒを介して反応を起こし、接触面Ａｒの上に位置する埋設電極２の一部が、埋設端子３との合金へ変化してしまう。よって、合金化した埋設電極２の一部は、埋設端子３や埋設電極２とも異なる材質の金属となり、熱膨張率も、アルミナ基体１、埋設端子３や埋設電極２と異なる。したがって、図７に示すクラックＣｒが発生する場所には、アルミナ基体１、埋設電極２及び埋設端子３のみならず、埋設電極２と埋設端子３との合金までもが近接して存在することになり、応力がその場所に集中し、その結果、クラックＣｒが発生する。
【００１９】
そこで、本発明の実施の形態では、合金化した埋設電極２によって発生する応力を弱めてクラックＣｒの発生を抑制することを目的とし、合金化した埋設電極２の体積を少なくするために、埋設電極２の膜厚を薄くする。即ち、埋設電極２の膜厚を薄くして（膜厚ＨＥを２５μｍ以下にする）、合金化される埋設電極２の体積を少なくする。これにより、合金化した埋設電極２による応力が弱くなり、クラックＣｒの発生を抑制することができる。
【００２０】
また、埋設端子３の外周部分を起点にしてクラックＣｒが発生しているため、埋設端子３の外周部分に応力が集中している。そこで、埋設端子３と埋設電極２とが接触する接触面Ａｒにおいて、埋設端子３の外周部分を面取りして、埋設端子３の外周部分への応力集中を回避することができる。
【００２１】
図３及び図４を参照して、本発明の発明者が行った実験結果の例を説明する。「電極厚み」は埋設電極２の膜厚ＨＥ（μｍ）を示す。「タブレットＲ形状」は埋設端子３の面取りされた外周部分の曲率半径Ｒ（ｍｍ）を示す。「誘電体厚み」は第１の主面ＳＦ１から埋設電極２までの深さＨＤ（ｍｍ）を示す。「クラック発生数」は試料９個の中でクラックが発生した試料の数ｎを分数（ｎ／９）の形式で示し、「発生率」はクラックが発生する確率を百分率で示す。なお、「ピン角」とは埋設端子３の外周部分を面取りしていないことを示す。
【００２２】
先ず、図３に示す、誘電体厚みが０．４ｍｍである場合を考える。電極厚みが３０μｍである場合、タブレットＲ形状にかかわりなく、９個中１個以上の試料にクラックが発生した。そこで、電極厚みを２５μｍとすると、タブレットＲ形状が０．５ｍｍの場合にクラック発生率が０％となった。その他のタブレットＲ形状について電極厚み＝３０μｍと電極厚み＝２５μｍとを比較すると、総てのタブレットＲ形状について、電極厚み＝２５μｍに薄くすることにより、クラック発生率が低くなることが分かった。更に、電極厚み＝２５μｍと電極厚み＝２０μｍとを比較すると、タブレットＲ形状がピン角であっても、電極厚み＝２０μｍにすることにより、クラック発生率を下げることができた。同様に、電極厚み＝２０μｍを電極厚み＝１０μｍまで薄くすると、更にクラック発生率を下げることができた。
【００２３】
同様な結果が、誘電体厚みが０．２ｍｍである場合についても得られた。即ち、電極厚みを３０μｍ、２５μｍ、２０μｍ、１０μｍと薄くしていく程、クラック発生率を下げることができた。
【００２４】
また、タブレットＲ形状のみに着目すると、ピン角、０．２ｍｍ、０．５ｍｍと曲率半径を大きくしていく程、クラック発生率が下がることが分かった。
【００２５】
なお、図３に示す試験データは、埋設端子３の材質として白金を用いている。
【００２６】
図４は、誘電体厚みが５ｍｍ及び１ｍｍである場合の実験結果を示している。電極厚みが１０μｍ〜３０μｍの範囲では、タブレットＲ形状にかかわりなく、クラックの発生は一切認められなかった。
【００２７】
上記のように、本発明は、１つの実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２８】
実施の形態では、アルミナ焼成体として、アルミナ基体１中に静電チャック用電極を埋設した静電チャックを例示したが、本発明のアルミナ焼成体にこれに限定されるものではない。その他にも、アルミナ基体中に抵抗発熱体を埋設したヒータ、アルミナ基体中に抵抗発熱体及び静電チャック用電極を埋設した静電チャック付ヒータ、アルミナ基体中にプラズマ発生用電極を埋設した高周波発生用電極装置、及びアルミナ基体中にプラズマ発生用電極及び抵抗発熱体を埋設した高周波発生用電極装置等が例示できる。
【００２９】
また、図１及び図２では、埋設電極２が平板状の印刷電極からなる場合について説明した。しかし、これに限らず、埋設電極２は、線体或いは板体を格子状、網状、らせん状或いは蛇行状に配置した電極であっても構わない。例えば、図５及び図６に示すように、アルミナ基体１の内部に金網あるいはメッシュによって形成された埋設電極１２が、図１及び図２の埋設電極２の代りに、埋設されていてもよい。
【００３０】
図５に示すように、アルミナ基体１は、平行に配置された第１の主面ＳＦ１及び第２の主面ＳＦ２を備える円板の形状を有する。埋設電極１２は、第１の主面ＳＦ１に対して平行に配置されている。埋設端子３は、タブレット状の形状を有し、アルミナ基体１の中心部に配置され、第２の主面ＳＦ２側において埋設電極１２に電気的に接続されている。
【００３１】
図６に示すように、埋設電極１２は、第１の主面ＳＦ１から０．４ｍｍ以下の深さＨＤに埋設されている。埋設電極１２の線幅ＨＥは２５マイクロメートル（μｍ）以下である。埋設端子３は埋設電極１２に接触している。埋設端子３と埋設電極１２とが接触する接触面Ａｒにおいて、埋設端子３の外周部分は面取りされていることが望ましい。更に望ましくは、面取りされた外周部分の曲率半径Ｒは０．２ミリメートル以上である。
【００３２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係わるアルミナ焼成体の一例としての静電チャックの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のアルミナ基体の中心部を拡大した断面図である。
【図３】本発明の発明者が行った実験結果の例を示す表である（その１）。
【図４】本発明の発明者が行った実験結果の例を示す表である（その２）。
【図５】メッシュ状の電極がアルミナ基体中に埋設されたアルミナ焼成体の例を示す断面図である。
【図６】図５のアルミナ基体の中心部を拡大した断面図である。
【図７】アルミナ基体の誘電体層に発生するクラックを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…アルミナ基体
２、１２…埋設電極
３…埋設端子
Ａｒ…接触面
Ｃｒ…クラック
ＳＦ１…第１の主面
ＳＦ２…第２の主面
ＴＨ…孔
【図１】
2007258610.tif 000003
【図２】
2007258610.tif 000004
【図３】
2007258610.tif 000005
【図４】
2007258610.tif 000006
【図５】
2007258610.tif 000007
【図６】
2007258610.tif 000008
【図７】
2007258610.tif 000009